Giáo trình Cơ sở trắc địa công trình (Nghề Trắc địa công trình CĐTC)

Căn cứ vào Chương trình đào tạo nghề Trắc địa công trình của nhà trường, tôi đã xây dựng và biên soạn giáo trình “Cơ sở trắc địa công” dùng cho cả hai hệ Cao đẳng và Trung cấp gồm 5 chươ

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình “Cơ sở trắc địa công trình” được biên soạn tổng hợp từ nhiều sách và giáo trình của nhiều tác giả nhằm phục vụ cho việc giảng dạy và là tài liệu cho học sinh/sinh viên nghề Trắc địa công trình và các nghề thuộc phần xây dựng hạ tâng liên quan như kỹ thuật xây dựng, cấp thoát nước Giáo trình trang bị cho các học sinh/sinh viên các nghề trên các kiến thức về lưới khống chế mặt bằng độ cao công trình; về bản đồ công trình; cơ sở về trắc địa công trình, bố trí công trình, bố trí đường cong tròn và đường cong đứng Từ đó giúp cho người học đọc hiểu được nội dung, quy trình, và các phương pháp bố trí phục vụ công trình

Căn cứ vào Chương trình đào tạo nghề Trắc địa công trình của nhà trường, tôi

đã xây dựng và biên soạn giáo trình “Cơ sở trắc địa công” dùng cho cả hai hệ Cao đẳng và Trung cấp gồm 5 chương, cụ thể như sau:

Chương 1: Lưới khống chế mặt bằng

Chương 2: Lưới khống chế độ cao

Chương 3: Đo vẽ bản đồ địa hình - công trình tỷ lệ lớn

Chương 4: Bố trí công trình

Chương 5: Bố trí đường cong

Trong quá trình biên soạn, tác giả đã cố gắng chọn lọc lượng thông tin cần thiết, phù hợp với thời lượng học tập và thiết bị, dụng cụ trường hiện có

Tôi xin chân thành cảm ơn sự tham gia đóng góp của các thành viên trong khoa Xây dựng và Hội đồng thẩm định Trường Cao đẳng nghề Xây dựng để tôi hoàn thành giáo trình này

Xin trân trọng cảm ơn!

Chủ biên

Trần Thị Thỏa

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC

Tên môn học: Cơ sở trắc địa công trình

Mã môn học: MH 11

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:

đun, mô đun đào tạo nghề bắt buộc

- Tính chất: Là môn học cung cấp các kiến thức cơ bản của trắc địa phục vụ xây dựng công trình

trò quan trọng, là những kiến thức nghề cơ bản, các tình huống cơ bản xử lý phục vụ thi công của nghề trắc địa công trình

Mục tiêu của môn học:

- Kiến thức: Khái niệm được thế nào là trắc địa công trình Mô tả được đặc điểm, vai trò của trắc địa công trình; Khái quát hóa được quy trình thành lập lưới khống chế mặt bằng, lưới khống chế độ cao, thành lập bản đồ tỷ lệ lớn trong trắc địa công trình và các công tác bố trí công trình; Áp dụng được các kiến thức đã học để thành lập lưới khống chế trắc địa, thành lập bản đồ tỷ lệ lớn và bố trí công trình, bố trí các loại đường cong

Vận dụng để đo vẽ được bản đồ địa hình công trình tỷ lệ lớn; Bố trí thành thạo các yếu

tố cơ bản, các trục công trình, bố trí chi tiết công trình ra thực địa; Bố trí được các loại đường cong

lực tự học và nâng cao trình độ; Cảm thụ được vai trò quan trọng của đạo đức trong thực tiễn nghề nghiệp

Nội dung của giáo trình:

CHƯƠNG 1: LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG Mục tiêu:

- Trình bày được khái niệm, đặc điểm, vai trò của trắc địa trong xây dựng công

trình; Đặc điểm, độ chính xác và số bậc phát triển, các phương pháp xây dựng lưới mặt bằng khống chế, đặc điểm đo góc và đo khoảng cách trong lưới, ước tính độ chính

xác;

- Tính toán, bình sai lưới lưới khống chế mặt bằng xây dựng;

- Tuân thủ tiêu chuẩn, quy phạm thành lập lưới khống chế mặt bằng xây dựng; Có tính cẩn thận, tỷ mỷ, chính xác trong công việc

Nội dung chính:

1 Đặc điểm, vai trò công tác trắc địa trong xây dựng công trình

1.1 Đặc điểm công tác trắc địa công trình

Trắc địa công trình nghiên cứu phương pháp Trắc địa trong khảo sát địa hình phục vụ thiết kế công trình, chuyển bản thiết kế ra thực địa, theo dõi thi công, kiểm tra kết cấu công trình và đo đạc biến dạng các loại công trình xây dựng

Trắc địa công trình phục vụ việc xây dựng các công trình sau:

- Công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp

- Công trình giao thông

- Công trình thủy lợi – thủy điện

- Các công trình yêu cầu độ chính xác cao: Nhà cao tầng, nhà máy nguyên tử, gia tốc hạt, ống khói nhà máy nhiệt điện, tháp truyền hình…

Để xây dựng công trình, công tác trắc địa phục vụ các nội dung cơ bản sau đây:

a Khảo sát trắc địa địa hình

- Phát triển lưới khống chế đo vẽ địa hình ở bãi xây dựng công trình

- Đo nối các công trình địa chất, thuỷ lợi, các điểm thăm dò địa vật lý

b Công tác thiết kế công trình

- Thành lập các cơ sở địa hình theo các tỷ lệ cần thiết như: Bình đồ, mặt cắt, các tài liệu khác phục vụ cho thiết kế công trình

ngập và dung tích các hồ chứa nước…

c Công tác bố trí công trình

- Xây dựng cơ sở khống chế để bố trí công trình dưới hình thức mạng lưới xây dựng, lưới tam giác, lưới đường chuyền

- Chuyển các trục chính ra thực địa và bố trí chi tiết công trình

- Xác định xê dịch về mặt bằng công trình

- Xác định độ nứt công trình

1.2 Vai trò của trắc địa công trình trong xây dựng

Trắc địa đóng vai trò quan trọng 5 giai đoạn xây dựng một công trình: qui hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu

- Ở giai đoạn quy hoạch: Cung cấp các loại bản đồ tỉ lệ nhỏ, trên đó sẽ vạch ra

các phương án xây dựng công trình, vạch ra kế hoạch tổng quát nhất về khai thác và sử dụng công trình

- Ở giai đoạn khảo sát: Đề xuất các yêu cầu đo vẽ bản đồ tỉ lệ lớn tại những

khu vực ở giai đoạn qui hoạch dự kiến xây dựng công trình

- Ở giai đoạn thiết kế: Cung cấp các loại bản đồ tỉ lệ lớn, các mặt cắt địa hình

để tính toán thiết kế các công trình trên bản đồ, trên mặt cắt công trình

- Ở giai đoạn thi công: Thực hiện công tác trắc địa để đưa công trình đã thiết kế ra

mặt đất, theo dõi tiến độ thi công hằng ngày

- Ở giai đoạn nghiệm thu và quản lý công trình: Là giai đoạn cuối cùng, thực

hiện công tác đo đạc kiểm tra lại vị trí, kích thước của công trình đã xây dựng, áp dụng một số phương pháp quan trắc để theo dõi sự biến dạng của công trình trong quá trình khai thác và sử dụng

2 Đặc điểm lưới khống chế mặt bằng trắc địa công trình

2.1 Đặc điểm lưới khống chế mặt bằng

Lưới khống chế mặt bằng được thành lập ở khhu vực thành phố, khu công nghiệp, sân bay, bến cảng, cầu cống là cơ sở trắc địa phục vụ cho khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng các công trình

Lưới khống chế TĐCT có thể được thành lập dưới dạng lưới tam giác đo góc, đường chuyền, lưới đo góc – cạnh kết hợp hoặc lưới ô vuông xây dựng

Yêu cầu độ chính xác và mật độ điểm của lưới TĐCT tăng dần theo từng giai đoạn xây dựng công trình: giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng công trình

2.2.Yêu cầu độ chính xác của lưới

a Yêu cầu về độ chính xác của lưới bố trí công trình tương đương độ chính xác của lưới đo vẽ

Lưới TĐCT được phát triển theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ như lưới Nhà nước và có thể sử dụng các điểm của lưới Nhà nước đã có trên khu vực xây dựng

Như đã biết, lưới khống chế Nhà nước được thành lập theo nguyên tắc: từ tổng thể đến cục bộ, từ độ chính xác cao xuống độ chính xác thấp và được phân thành các hạng I,II,II, IV, và chêm dày bằng lưới giải tích, lưới đường chuyền cấp 1, cấp 2 Thông thường khu vực xây dựng chỉ có các điểm khống chế Nhà nước từ cấp II trở xuống

Để xem xét ứng dụng vào TĐCT, có thể tóm tắt các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới tam giác Nhà nước hạng II, III, IV; lưới giải tích cấp 1,2; lưới đường chuyền cấp 1,2 như sau:

Bảng 1.1 Chỉ tiêu kỹ thuật của lưới tam giác Nhà nước hạng I, II, III, IV Chỉ tiêu kỹ thuật Cấp hạng lưới tam giác Nhà nước

Bảng 1.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới giải tích cấp 1,2 Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới giải tích Cấp 1 Cấp 2

Bảng 1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới đường chuyền cấp 1,2 Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới đường chuyền Cấp 1 Cấp 2

1 Chiều dài đường chuyền dài nhất (Km)

b Yêu cầu độ chính xác của lưới bố trí công trình cao hơn hẳn so với độ chính xác

đo vẽ bản đồ

Do vậy phải thành lập lưới chuyên dùng cho công trình Các điểm lưới Nhà nước đã có trong khu vực chỉ dùng làm số liệu gốc cần thiết tối thiểu để nối lưới TĐCT vào hệ thống tọa độ Nhà nước

Vị trí, mật độ điểm và độ chính xác của lưới TĐCT chuyên dùng sẽ phụ thuộc vào yêu cầu và đặc điểm của từng công trình và giai đoạn xây dựng công trình Ví dụ:

- Giai đoạn khảo sát, thiết kế: thành lập lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản

đồ

- Giai đoạn thi công: thành lập lưới khống chế trắc địa phục vụ bố trí công trình

- Giai đoạn sử dụng công trình: thành lập lưới quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình

Như vậy yêu cầu về độ chính xác lưới phục vụ công trình tăng dần theo từng giai đoạn Việc phát triển xây dựng lưới phải linh hoạt hợp lý sao cho có thể sử dụng tối đa kết quả của giai đoạn trước vào các giai đoạn sau của quá trình xây dựng công trình

Trong trường hợp chung nhất, lưới khống chế TĐCT thường được thành lập và phát triển nhằm bảo đảm công tác bố trí cơ bản và đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn 1:500

3 Đặc điểm một số loại lưới trắc địa công trình

3.1 Khu vực thành phố

Ở thành phố, không thành lập lưới khống chế chuyên dùng mà sử dụng điểm

Loại và hình dạng lưới phụ thuộc vào diện tích và hình dạng thành phố Thành phố có dạng kéo dài thì thành lập lưới chuỗi tam giác Thành phố có dạng trải rộng thì lập lưới đa giác trung tâm có thể đo thêm các đường chéo Thành phố có diện tích rộng thì thành lập lưới gồm nhiều đa giác trung tâm

Lưới cấp đầu tiên của thành phố có thể là lưới tam giác hạng II hoặc hạng III, được tăng dày bằng lưới hoặc điểm hạng IV và lưới cấp 1, cấp 2

Trên khu vực thành phố, thường sử dụng lưới đường chuyền hạng IV và cấp 1,2 Đường chuyên lập theo đường phố, các điểm có thể gắn tường hoặc trên nóc nhà, được bảo vệ lâu dài

Loại lưới tam giác thường không được sử dụng rộng rãi ở khu vực thành phố vì:

- Trong mỗi tam giác không có đại lượng đo thừa, nên không có điều kiện kiểm tra kết quả ngay ngoài thực địa

- Đo cạnh có độ chính xác kém nên gây ra dịch vị ngang lớn đối với các điểm, ảnh hưởng không tốt đến độ chính xác của lưới

nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và chướng ngại vật

Đối với lưới hạng IV và các cấp lưới tăng dày ở thành phố thì phương pháp đường chuyền hơn hẳn phương pháp đo góc cạnh vì đường chuyền linh hoạt hơn, độ

khép kín Bên trong xây dựng lưới tam giác hoặc đường chuyền

Hình 1.1 Lưới đo khống chế khu vực thành phố

3.2 Khu vực công nghiệp

Lưới khống chế trên toàn khu vực được thành lập trong giai đoạn khảo sát là cơ

sở để đo vẽ bản đồ, đồng thời cũng dựa vào đó thành lập lưới bố trí công trình

lưới Nhà nước

Đối với khu vực nhỏ hơn thì thành lập lưới cục bộ có độ chính xác cao tương đương lưới hạng IV Nhà nước

Để bố trí công trình, ở khu công nghiệp thường lập lưới ô vuông xây dựng

3.3 Công trình cầu vượt

Cơ sở để ước tính độ chính xác của lưới là yêu cầu độ chính xác đo chiều dài

lưới trắc địa trong xây dựng cầu thường là lưới đo góc cạnh kết hợp Trong trường hợp này đồ hình lưới có thể đơn giản hơn mà độ chính xác vẫn đảm bảo yêu cầu

3.4 Khu đầu mối thủy lợi – thủy điện

Trong giai khảo sát, thi công lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, đo nối khảo sát địa chất, thủy văn và bố trí các trục cơ bản của công trình Vì vậy

Trong giai đoạn thi công, thành lập lưới chuyên dùng nhằm đảm bảo độ chính xác bố trí công trình Đặc điểm của lưới tam giác đầu mối thủy lợi – thủy lợi là cạnh

5 , 1

- Khi xây dựng đập bê tông cao, các điểm khống chế cần bố trí ở hai bên bờ, có

độ cao khác nhau để tiện việc bố trí đập

3.6 Công trình đòi hỏi độ chính xác cao

Đối với công trình đòi hỏi độ chính xác cao như nhà máy gia tốc hạt, công trình cao, tháp vô tuyến nhưng phạm vi nhỏ thì thành lập lưới tam giác đo cạnh (

4 Phương pháp ước tính độ chính xác

Lưới TĐCT được thành lập theo hai hướng tối ưu hóa:

động, thời gian, kinh phí cho trước

nhất

Hai bài toán tối ưu đó lại được chia thành các bài toán nhỏ

Đối với TĐCT, điều quan trọng là xác định được phương án phát triển lưới Lưới được dựa hoàn toàn trên các điểm lưới khống chế Nhà nước hay thành lập lưới cục bộ Có thể thiết kế các phương lưới trên bản đồ tỷ lệ nhỏ, ước tính độ chính xác của lưới và so sánh với độ chính xác yêu cầu

Để lựa chọn phương án của lưới, cần phải đo kiểm tra các yếu tố của lưới, ước tính độ chính xác của lưới bằng các công thức gần đúng Độ chính xác của ước tính sai

Trong giai đoạn thiết kế thi công, độ chính xác của lưới được tính một cách chặt chẽ hơn, khi mà các thông tin về kết cấu lưới và độ chính xác đo đã được cụ thể và chắc chắn

Lưới TĐCT được xây dựng theo từng giai đoạn với một số bậc lưới Trong quá trình phát triển, nếu yêu cầu độ chính xác tăng lên thì lưới ở các bậc tiếp theo được xem như lưới cục bộ Số bậc phát triển bằng số lần chuyển từ lưới có độ chính xác thấp đến lưới có độ chính xác cao

4.1 Xác định độ chính xác lưới khống chế theo tiêu chuẩn sai số chiều dài cạnh

Nếu lưới khống chế mặt bằng được thành lập để phục vụ cho thi công công trình (bố trí công trình, lắp đặt thiết bị ) thì tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của

nó là “ sai số vị trí tương hỗ của hai điểm lân cận nhau thuộc cấp khống chế cuối cùng” hoặc “sai số vị trí tương hỗ giữa hai điểm trên một khoảng cách nào đó”

Trên khu vực công trình công nghiệp, lưới khống chế trắc địa được thành lập để

đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn nhất (1/500) và còn để bố trí công trình Vì vậy, độ chính xác của lưới phải bảo đảm cả hai yêu cầu nói trên

Thông thường người ta lấy sai số vị trí tương hỗ của hai điểm thuộc cấp khống chế cuối cùng trên khoảng cách 1km làm tiêu chuẩn độ chính xác của lưới khống chế mặt bằng (1km là chiều dài tối đa của dây chuyền công nghệ có mối liên hệ chặt chẽ với nhau trong các xí nghiệp công nghiệp hiện đại)

4.2 Xác định độ chính xác lưới khống chế theo tiêu chuẩn sai số vị trí điểm

Nếu lưới khống chế mặt bằng chỉ thành lập với mục đích đo vẽ địa hình nói chung thì tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của nó là “sai số trung phương vị trí điểm của cấp khống chế cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở” hay còn gọi là “sai số tuyệt đối vị trí điểm”

Quy phạm đã quy định: Sai số giới hạn vị trí điểm của lưới khống chế đo vẽ so với điểm của lưới khống chế cơ sở (lưới Nhà nước và tăng dày) không vượt quá 0,2mm trên bản đồ, tức là Mp ≤ 0,2mm M, ở đây M là mẫu số tỷ lệ bản đồ cần thành lập

5 Các phương pháp xây dựng lưới khống chế

5.1 Phương pháp tam giác

Lưới TĐCT thường được xây dựng dạng chuỗi tam giác

Chuỗi tam giác đơn được áp dụng khi khu vực đo vẽ là một dải có hình dạng

kéo dài với chiều rộng 3- 4km

Chuỗi tam giác

thường được thành lập theo

dạng chuỗi tam giác đều,

dựa trên 2 đường đáy đã

cho, có lưới đo góc, lưới

đo cạnh, lưới đo góc cạnh

Chuỗi tam giác kép

được áp dụng khi khu vực

đo vẽ có chiều rộng 5 -

8km được xây dựng gồm

hệ thống các hình trung

tâm (hình 1.3)

5.2 Phương pháp đường chuyền

Người ta có thể thay thế lưới tam giác bằng lưới đường chuyền có chiều dài cạnh từ 1,5- 2km, các cạnh được đặt song song với hướng các trục tọa độ và chiều dài các cạnh được đo bằng máy đo dài điện quang Lưới như vậy thường gọi là lưới khung

Tuỳ thuộc vào diện tích và hình dạng khu đo mà lưới đường chuyền khung có thể bố trí theo các sơ đồ

Lưới gồm 4 vòng khép kín: Được áp dụng cho khu vực có diện tích lớn (hình

1.6) Trường hợp này gốc tọa độ được đặt ở trung tâm khu vực với tọa độ của điểm

i Y

i X

S

i X

YHình 1.5 Lưới đường chuyền tạo 2 vòng khép kín

gốc được chọn sao cho toàn bộ khu vực đo vẽ nằm trong góc phần tư thứ nhất của hệ thống tọa độ giả định

5.3 Phương pháp định vị vệ tinh

Khi xây dựng lưới trắc địa, công nghệ GPS được ứng dụng như một phương pháp đo có ưu thế hơn hẳn các phương pháp truyền thống Tuy nhiên đồ hình lưới trắc địa về cơ bản vẫn áp dụng các đồ hình truyền thống Do những ưu việt của phương pháp công nghệ GPS một số tiêu chuẩn của đồ hình lưới có thể đơn giản hơn Dưới đây là các dạng đồ hình thông dụng:

a Đồ hình lưới tam giác dày đặc

- Đồ hình lưới tam giác dày đặc đo nối tất cả các cạnh có thể (hình 1.7),

- Đồ hình lưới tam giác dày đặc chỉ đo nối các cạnh tam giác (hình 1.8),

b Đồ hình lưới tứ giác (hình 1.9)

c Đồ hình lưới đường chuyền

- Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tam giác đo nối tất cả các cạnh có thể

(hình 1.10) ,

- Đồ hình lưới đường chuyền dạng tam giác nối nhau tại 1 đỉnh (hình 1.11),

- Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tứ giác (hình 1.12),

- Đồ hình lưới đường chuyền dạng cạnh đơn (hình 1.13),

Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9

Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13

Qua thực tế áp dụng các dạng đồ hình trên có thể nhận xét như sau:

giác, tứ giác hoặc đường chuyền

đo tất cả các cạnh

- Đồ hình lưới đường chuyền dạng cạnh đơn (hình 1.13);

đo phải lớn hơn thời gian đo tối thiểu theo thứ tự ngược lại và lưu ý các điểm khởi tính phải đo nối ít nhất với 3 điểm khác

Nam, thời gian đo tối thiểu đối với các cạnh dưới 5 km nên là 90 phút, các cạnh trên 5

km - 180 phút

kinh nghiệm không nên lớn hơn 1,5 lần chiều dài cạnh trung bình)

nhưng không nên thiết kế góc kẹp quá nhỏ

6 Ước tính độ chính xác lưới khống chế mặt bằng

6.1 Các tiêu chuẩn độ chính xác của lưới trắc địa công trình

Để đánh giá độ chính xác của lưới trắc địa dựa theo các tiêu chuẩn sau:

- Sai số trung phương của cạnh yếu nhất

- Sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất

- Sai số vị trí hướng dọc, hướng ngang của điểm

6.2 Ước tính độ chính xác lưới khống chế theo phương pháp chặt chẽ

Ước tính độ chính xác lưới khống chế theo phương pháp chặt chẽ, ta dùng máy tính và phần mềm xử lý số liệu để tính

Ví dụ: Sử dụng phần mềm DPSurvey để ước tính độ chính xác thiết kế lưới hạng III phát triển từ lưới hạng II Gồm các bước sau:

lấy tọa độ (x,y) của 4 góc khung và tọa độ các

Bước 2: Dùng chương trình thương mại DPSurvey chuyển tọa độ các

- Sử dụng phép chiếu UTM múi 48 North

- Thay đổi Kinh tuyến trung ương thành 105.5 ( đơn vị độ thập phân ), hệ số tỷ

Hình 1.15 Đồ hình phương án thiết kế lưới Bước 5: Trút và xử lý số liệu tọa độ điểm hạng III thiết kế trong chương trình Arcgis

Bước 6: Đưa vào phần mền DPSurvey đánh giá độ chính xác lưới đã thiết kế

Bước 7: Đánh giá độ chính xác các điểm thiết kế

Bước 8: So sánh với chỉ tiêu kĩ thuật

6.3 Ước tính độ chính xác lưới khống chế theo phương pháp gần đúng

- Đối với chuỗi tam giác kép giữa các cạnh đáy và phương vị gốc (hình 1.3) thì sai số trung phương logarit cạnh giữa chuỗi có thể tính theo công thức:

r là số lượng hình trung tâm

 là giá trị trung bình của biến thiên lg sin các góc tính chuyền tính theo công

r = 4, nếu lấy các giá trị mb = 1/200.000, m = 2",  = 1,5 thì ta tính được:

vị trí tương hỗ các điểm giữa chuỗi sẽ là:

- Lưới tạo thành một vòng khép kín hình chữ nhật bao quanh khu vực xây dựng công trình (hình 1.4) Sai số trung phương tọa độ điểm bất kì thứ i được xác định bằng công thức:

S là chiều dài cạnh trong lưới

- Lưới gồm 2 vòng khép kín kề nhau (hình 1.5) Sai số trung phương tọa độ

điểm i được tính theo công thức:

2

2 2

- Lưới gồm 4 vòng khép kín (hình 1.6) Sai số trung phương tọa độ điểm thứ i

so với điểm gốc được tính theo công thức:

2 2

7 Tính toán bình sai lưới mặt bằng

Sơ đồ khối chương trình (hình 1.8) ước tính độ chính xác lưới thiết kế và bình

sai lưới mặt bằng, bằng phương pháp bình sai chặt chẽ của phần mềm bình sai:

Hình 1.8 Sơ đồ khối chương trình

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 Câu 1: Trình bày những đặc điểm nhiệm vụ của công tác trắc địa công trình?

Câu 2: Trình bày vai trò của trắc địa trong các giai đoạn xây dựng công trình?

Câu 3: Trình bày các đặc điểm của lưới khống chế mặt bằng công trình?

Câu 4: Trình bày đặc điểm một số loại lưới trắc địa công trình?

Câu 5: Trình bày các phương pháp ước tính độ chính xác lưới mặt bằng công trình?

Câu 6: Trình bày các phương pháp thành lập lưới mặt bằng công trình?

Câu 7: Trình bày các tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác của lưới mặt bằng công trình?

CHƯƠNG 2: LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO Mục tiêu:

phương pháp xây dựng lưới khống chế độ cao, đặc điểm đo cao trong lưới, ước tính độ

chính xác;

- Kỹ năng: Tính toán, bình sai lưới lưới khống chế độ cao xây dựng;

dựng; Có tính cẩn thận, tỷ mỷ, cính xác trong công việc

dù đo cao có chính xác đến đâu

Tùy thuộc vào việc sử lý sự không song song của mặt thủy chuẩn, người ta phân biệt: hệ thống độ caao thường, hệ thống độ cao chính và hệ thống độ cao động học

đấy đến mặt Kvazigeoid theo phương dây dọi

- Độ cao chính là khoảng cách từ điểm đó đến mặt Geoid theo phương dây dọi

- Độ cao động học dựa trên nguyên tắc: các điểm trên cùng một mặt đẳng thế có

Hệ thống độ cao động học được ứng dụng trong công tác thủy lợi, thủy văn

1.2 Yêu cầu độ chính xác đối với lưới khống chế độ cao

Lưới khống chế độ cao trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp được thành lập để phục vụ đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn với khoảng cao đều nhỏ nhất (0,5m, đôi khi đến 0,25m) để phục vụ quy hoạch độ cao và bố trí công trình

Lưới thường được thành lập lưới dạng lưới độ cao hạng III, IV Nhà nước, với khu vực có diện tích rộng cần đặt thêm các vòng thuỷ chuẩn hạng II

Bảng 2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật lưới độ cao hạng II,III, IV Nhà nước Chỉ tiêu kỹ thuật Hạng II Hạng III Hạng IV

Chiều dài lớn nhất của tuyến (Km):

0,2 ÷ 0,5 0,5 ÷ 2

(L tính theo Km)

Lưới độ cao trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp thường là lưới độ cao

tự do, trong đó độ cao khởi tính là độ cao gốc giả định Và điểm gốc này được đo nối với lưới độ cao Nhà nước nhằm thống nhất về độ cao đo vẽ bản đồ toàn thành phố hoặc toàn quốc

Lưới độ cao trên mặt bằng xây dựng thường được đặt dọc theo các chuỗi xây dựng để thuận tiện cho công tác bố trí và thi công công trình

Tương tự như đối với lưới mặt bằng, trong lưới độ cao người ta cũng phân ra lưới thủy chuẩn cơ sở và dưới chúng là mạng lưới trực tiếp phục vụ cho công tác bố

Chúng có thế được gắn trên bệ móng bê tông hoặc các dãy cột tạo thành hệ thống gọi

là các “ mốc thủy chuẩn thi công”

Mạng lưới thủy chuẩn thi công thường là các đường thủy chẩn hạng IV và thủy chuẩn kỹ thuật

Trong mạng lưới độ cao cơ sở người ta lập các cụm mốc vững chắc mà số lượng của chúng tùy thuộc vào kích thước, cấp và dạng của công trình (nhưng không được ít hơn 2 cụm và mỗi cụm gồm 3 mốc) Chúng được dùng để kiểm tra định kỳ độ

ổn định và hiệu chỉnh độ cao cho các mốc thủy chuẩn thi công

2 Ước tính độ chính xác lưới độ cao

Độ chính xác và mật độ điểm độ cao được tính toán không những nhằm thoả mãn cho công tác đo vẽ trong tất cả các giai đoạn khảo sát, thiết kế mà còn phải đảm bảo những yêu cầu của công tác bố trí công trình về mặt độ cao

Để ước tính độ chính xác và mật độ điểm của các cấp khống chế độ cao, người

ta xuất phát từ yêu cầu cao nhất về độ chính xác của công tác bố trí trên mặt bằng xây dựng Đó là việc bố trí hệ thống ống dẫn ngầm có độ dốc nhỏ nhất Trong công tác này, độ chính xác thường được quy định: Sai số độ cao của mốc thuỷ chuẩn ở vị trí điểm yếu nhất của lưới sau bình sai so với điểm gốc của khu vực không được vượt quá

Giả sử lưới khống chế độ cao trên khu vực xây dựng được thành lập 3 cấp là lưới hạng II, III, IV Vậy, sai số tổng hợp của các bậc lưới:

2 IV 2

III 2

II 2

h h

Khi K = 1,5 thì Q = 1,28 và ta sẽ tính được sai số đối với độ cao sau bình sai

thuỷ chuẩn theo từng cấp như sau:

km

f L mm L

,20

,31

,46

3 Các phương pháp đo độ cao trong trắc địa công trình

Trong trắc địa công trình, việc đo cao được thực hiện theo quy phạm đo cao hạng II, III, IV Cần đặc biệt chú ý đến độ ổn định của máy và mia, giảm ảnh hưởng xấu của điều kiện ngoại cảnh đến kết quả đo

Khi đo cao hạng II, III ở khu vực xây dựng, chân máy nên đặt trên nền bê tông, tránh nắng dọi trực tiếp hoặc dùng đế chuyên dùng để đặt chân máy

Để giảm ảnh hưởng triết quang ánh sáng, cần chọn thời gian đo thích hợp

3.1 Phương pháp đo cao hình học

Sử dụng phương pháp đo cao hình học từ giữa, dùng mia có bộ đọc số cực nhỏ

Các biện pháp làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số:

với độ chính xác cao nhất hoặc máy tự động cân bằng như Ni002, Ni007

- Xác định cẩn thận giá trị khoảng chia của bộ đo cực nhỏ

- Lắp đế chuyên dùng cho phép thay đổi chiều cao máy đều đặn

- Sử dụng vạch ngắm chuyên dùng cho phép nâng cao độ chính xác đọc số

- Đo ở thời điểm có nhiệt độ ổn định giống nhau

3.2 Ph ương pháp đo cao lượng giác

Phương pháp đo cao lượng giác chỉ áp dụng đo cao từ hạng III trở xuống

Đo cao lượng giác, tùy thuộc vào loại máy đo góc V hoặc góc Z và có thể tiến hành theo các phương pháp:

3.3 Phương pháp đo cao thủy tĩnh

Trong trường hợp không gian chật hẹp, không thể dùng máy và mia thủy chuẩn

ta có thể dùng phương pháp đo cao thủy tĩnh Với độ chính xác tinh vi, độ chính xác

của phương pháp này tương đương độ chính xác phương pháp đo cao hình học

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 Câu 1: Trình bày các đặc điểm của lưới khống chế độ cao công trình?

Câu 2: Trình bày phương pháp ước tính độ chính xác lưới khống chế độ cao công trình?

Câu 3: Trình bày các phương pháp thành lập lưới khống chế độ cao công trình?

CHƯƠNG 3: ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH CÔNG TRÌNH TỶ LỆ LỚN Mục tiêu:

- Kiến thức: Trình bày đặc điểm, quy trình đo vẽ bản đồ địa hình phục vụ xây dựng công trình tỷ lệ lớn;

- Kỹ năng: Tính toán, bình sai lưới lưới khống chế độ cao xây dựng;

- Thái độ: Tuân thủ tiêu chuẩn, quy phạm thành lập bản đồ tỷ lệ lớn phục vụ xây dựng; Có tính cẩn thận, tỷ mỷ, cính xác trong công việc

Nội dung chính:

1 Đặc điểm của bản đồ địa hình công trình tỷ lệ lớn

1.1 Phân loại và đặc điểm của bản đồ

Dựa vào ý nghĩa và mục đích sử dụng trọng xây dựng, có thể phân loại:

- Bản đồ tỷ lệ lớn cơ bản: được thành lập theo quy định chung của cơ quan Nhà

nước nhằm giải quyết những nhiệm vụ địa hình cơ bản Địa hình, địa vật được thể hiện theo các ký hiệu hiện hành

- Bản đồ chuyên ngành: Được thành lập theo các yêu cầu kỹ thuật của chuyên

ngành, có thể sử dụng các ký hiệu bổ sung Bản đồ dùng phục vụ xây dựng công trình, gọi là bản đồ địa hình công trình Loại bản đồ này được thành lập dưới dạng bản đồ và mặt cắt, là tài liệu cơ sở về địa hình phục vụ cho khảo sát, thiết kế xây dựng và sử dụng công trình

Bản đồ địa hình công trình bao gồm:

- Bản đồ khảo sát: được thành lập để khảo sát, lựa chọn phương án tối ưu của

tuyến hoặc khu vực xây dựng công trình Bản đồ loại này được thành lập ở tỷ lệ 1/2000 với khoảng cao đều h = 1m, dùng để lập bản vẽ thiết kế kỹ thuật

Ngoài ra, dựa vào các bản đồ và bình đồ hiện có đã được bổ sung và làm mới, người ta lập bản đồ địa vật khu vực xây dựng ở tỷ lệ: 1/10000, 1/25000 Trên các bản

đồ này phải thể hiện các yếu tố sau:

+ Các tường bao của các tổ hợp công nghiệp, khu dân cư

+ Các công trình lấy và lọc nước

+ Các tuyến đường sắt, ô tô hiện có

+ Các điểm dân cư, sông ngòi, các vùng rừng tự nhiên và nhân tạo, khu khai thác vật liệu, nguyên vật liệu xây dựng, các xí nghiệp phụ

+ Đánh dấu đường đi của hệ thống ngầm, các đường ống dẫn và thoát nước Cùng với việc đo vẽ địa hình, tiến hành đo vẽ ở tỷ lệ lớn bản đồ địa chất công trình khu vực xây dựng

- Bản đồ hoàn công: được thành lập khi xây dựng xong công trình, nhằm kiểm

tra sự phù hợp của việc thi công so với thiết kế Bản đồ loại này được thành lập ở tỷ lệ 1/500 với khoảng cao đều h = 1m

Do đó mỗi loại bản đồ đều có đặc điểm riêng Đối với từng bản đồ chuyên ngành cũng có những yêu cầu riêng tùy thuộc vào loại công trình Ví dụ bản đồ địa

hình công trình thủy lợi yêu cầu cao về độ chính xác xác định độ cao; bản đồ địa hình công trình giao thông có yêu cầu độ chính xác cao cao độ dọc tuyến

Các hạng mục khác nhau cũng có yêu cầu khác nhau về độ chính xác

Việc đo vẽ chủ yếu tiến hành bằng phương pháp toàn đạc hoặc bằng các phương pháp đo vẽ trực tiệp khác Khi địa hình tương đối bằng phẳng thì có thể áp dụng phương pháp thủy chuẩn bề mặt theo các ô vuông

Dù sử dụng bất kỳ phương pháp nào cũng cần phải biểu diễn hết sức cẩn thận các yếu tố địa hình, vị trí các điểm góc của tòa nhà và các công trình hiện có, các điểm nút hệ thống công trình ngầm, độ cao mặt sàn nhà, độ cao đáy và nắp giếng ga của các

công trình ngầm, độ cao đường mép nước…

1 2 Lựa chọn tỷ lệ bản đồ và khoảng cao đều đường bình độ

đồ được xác định theo công thức:

C

m

mm M

3 , 0

Từ đó suy ra tỷ lệ bản đồ cần thiết:

tgV K

m

25,0

.1000

Ví dụ: Xác định tỷ lệ bản đồ đo vẽ cần thiết, khi cần biểu diễn điểm tới độ

450

Hướng dẫn:

Tính mẫu số tỉ lệ tờ bản đồ theo sai số vị trí điểm:

20003

,0

6003

,0

6,0

mm

mm mm

m M

Tính mẫu số tỉ lệ tờ bản đồ theo sai số biểu diễn đường đồng mức:

2.1 Độ chính xác đo chiều dài

Độ chính xác đo khoảng cách trên bản đồ tức độ chính xác đồ giải bằng 0,1mm Nhưng còn phụ thuộc vào các yếu tố khác khi thành lập bản đồ, như sau:

Xét khi đo tọa độ giữa hai điểm A và B trên bản đồ và tính khoảng cách S theo công thức:

2 2

2

) (

) (X B X A Y B Y A

(3.10)

ct

2.2 Độ chính xác đo hướng và góc ngang

a Độc hính xác đo hướng

công thức:

A B

A B AB

X X

Y Y tg

Trong đó S là khoảng cách giữa hai điểm A và B

Nếu khoảng cách S ngắn và sai số tọa độ tương quan với nhau, ta có:

r S

A B A

C

A C AB

AC BAC

X X

Y Y arctg X

X

Y Y arctg

=

B AC AB

S m m

P

A

cos1

1

2 2 2 2

m

m = . P =

2.3 Độ chính xác đo diện tích

Diện tích D của một đa giác bất kỳ gồm n đỉnh được kí hiệu theo thứ tự

+

− +

1 1 2

4 2 2 3

gian, đến điểm tiếp theo

Ta có công thức gần đúng đánh giá độ chính xác xác định diện tích là:

Trong đó Q là tỷ số chiều dài/ chiều rộng của khu vực

min2

m D P

2.4 Độ chính đo chênh cao và độ dốc

dốc i được tính theo công thức:

A B

3 Quy trình đo vẽ bản đồ địa hình công trình

3.1 Lưới khống chế đo vẽ

Sơ đồ, phương pháp thành lập lưới và mật độ điểm phụ thuộc vào phương pháp

đo vẽ, tỷ lệ bản đồ và đặc điểm địa hình

Khi đo vẽ trực tiếp trên mặt đất, các điểm khống chế đo vẽ là điểm khống chế

Sơ đồ thành lập lưới và mật độ điểm phụ thuộc mức độ phức tạp của địa hình và tỷ lệ bản đồ đo vẽ

Khi đo vẽ lập thể trên ảnh, các điểm khống chế đo vẽ là điểm đo nối (mặt bằng

và độ cao) ảnh hàng không Mật độ điểm tùy thuộc vào cong nghệ xử lý ảnh và phương pháp tăng dày

a Lưới khống chế đo vẽ mặt bằng

Phương pháp thành lập lưới khống chế đo vẽ mặt bằng là lưới tam giác nhỏ, đường chuyền kinh vĩ, giao hội góc cạnh

Mật độ điểm đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1: 1000, 1: 2000 ở khu vực chưa xây dựng, yêu

Đối với khu vực xây dựng và bản đồ tỷ lệ 1: 500 thì phải tiến hành khảo sát để xác định số điểm khống chế đo vẽ

Độ chính xác yêu cầu sai số điểm khống chế đo vẽ so với điểm khống chế cơ

sở gần nhất không vượt quá: 0,1mm trên bản đồ, ở vùng quang đãng và 0,15mm trên bản đồ, ở vùng rậm rạp

- Đường chuyền kinh vĩ:

quy định theo tỷ lệ đo vẽ

Bảng 3.1 Chiều dài đường chuyền được quy định theo tỷ lệ đo vẽ

Đối với đường chuyền nhánh cỡ 150m khi đo vẽ tỷ lệ 1: 500, 1: 1000; 250m khi

đo vẽ tỷ lệ 1: 2000, 1: 5000 Sai số khép tọa độ được quy định theo tỷ lệ đo vẽ

Bảng 3.2 Sai số khép tọa độ được quy định theo tỷ lệ đo vẽ

- Lưới tam giác nhỏ: số lượng tam giác tùy thuộc vào tỷ lệ bản đồ Tổng chiều dài các cạnh lưới tam giác nhỏ không vượt quá chiều dài tương ứng của đường chuyền kinh vĩ đã nêu ở trên Cạnh đáy của lưới tam giác nhỏ được đo với độ chính xác 1 :

5000

Trên khu vực xây dựng có thể sử dụng góc nhà, tâm của nắp giếng ga công trình ngầm làm điểm khống chế đo vẽ

b Lưới khống chế đo vẽ độ cao

Độ cao các điểm khống chế đo vẽ thường được xác định bằng phương pháp đo cao kỹ thuật

Phương pháp đo cao kỹ thuật được sử dụng khi đo vẽ bản đồ địa hình với

Phương pháp đo cao lượng giác được sử dụng khi đo vẽ bản đồ địa hình với

Sai số độ cao của điểm khống chế độ cao đo vẽ so với điểm khống chế độ cao

cơ sở gần nhất không quá h/10 ở vùng núi và h/6 ở vùng núi

Khoảng cách từ máy đến mia không quá 150m

Sai số khép cho phép tuyến:

L

(Với L là số chiều dài của tuyến, tính theo đơn vị Km)

Khi số trạm máy trên tuyến lớn hơn 25 thì:

n

(Với n là số trạm máy trên toàn tuyến)

Trong trường hợp đo vẽ với khoảng cao đều E = 0,5m, chiều dài cho phép của tuyến đo cao giữa hai điểm khống chế cơ sở là 8Km; chiều dài cho phép của tuyến đo cao giữa hai điểm nút là 4Km;

Khi E = 1m, chiều dài tuyến được tăn lên gấp đôi

- Đo cao lượng giác:

Chiều dài cho phép của tuyến đo cao không quá 2Km, đo hai chiều thuận nghịch

Sai số khép cho phép tuyến:

n S

Trong đó:

n

S S

Các phương pháp đo thường được ứng dụng là:

thép hoặc dùng máy toàn đạc điện tử

thể dựng mia ( hoặc gương) hoặc không nhìn thông trạm máy Nhưng phương pháp này phức tạp, mất thời gian và không hiệu quả

tuyến, ê ke quang học để xác định góc vuông và thước thép để đo khoảng cách Phương pháp này chỉ áp dụng với các điểm chi tiết cách đường chuẩn không xa thì đạt

độ chính xác cao và ngược lại

tọa độ vuông góc nhưng không dùng eeke quang học mà chỉ ước lượng, và cần phải đo thêm khoảng cách giữa các điểm chi tiết

Hai phương pháp tọa độ vuông góc và giả tọa độ vuông góc được ứng dụng thích hợp khi đo vẽ ở thành phố, mặt phố, mặt ngõ phố

4 Đo vẽ đường ống dây dẫn ngầm

Ở các thành phố khu vông nghiệp hiện đại đều có hệ thống công trình ngầm như cống thoát nước, đòng ống cấp nước sạch, ống dẫn khí hoặc chất lỏng, các tuyến cáp quang ngầm điện lực, thông tin điện thoại, truyền hình

Các công trình ngầm phải được đo vẽ, thành lập bản đồ Loại bản đồ này là tài liệu cơ bản, không thể thiếu để quản lý, sử dụng, sửa chữa, cải tạo và mở rộng hệ thống công trình ngầm và cũng là tài liệu quan trọng cho thiết kế, xây dựng các công trình trên và ở dưới mặt đất

4.1 Phân lo ại đường ống dây dẫn ngầm và yêu cầu độ chính xác đo vẽ

4.1.1 Phân loại đường ống dây dẫn ngầm

Hệ thống hạ mực nước ngầm cũng thuộc loại ống tự chảy Nhưng đường kính

vào hệ thống tiêu nước chung

Các ống tự chảy được đặt với độ dốc thiết kế

Giá trị nhỏ nhất của độ dốc tùy thuộc vào độ lớn của ống:

Bảng 3.3 Giá trị nhỏ nhất của độ dốc phụ thuộc vào độ lớn của ống

Trên tuyến ống dẫn nước sinh hoạt, cứu hỏa, công nghiệp thường có các giếng

ga cách nhau khoảng 100m và trong đó có van điều chỉnh

Độ dốc đặt đường ống thường i = 0,001

Ống dẫn khí thường đặt ở độ sâu lớn hơn 0,7m và cứ cách khoảng 100m có một giếng ga

c Đường cáp điện ngầm

Các loại cáp điện cao thế, hạ thế, các cáp điện thoại, truyền hình, tín hiệu đều thuộc loại cáp điện ngầm

Các loại cáp điện ngầm thường được đặt thành từng bó trong các ống bê tông,

xi măng, nhựa hoặc được đặt trực tiếp ở đáy hòa có nắp đậy Độ sau đặt cáp điện ngầm

1,8m

Các hệ thống đường ống, cáp dẫn có thể được bố trí chung trong đường hầm chuyên dùng gọi là tuynen kỹ thuật

Các hệ thống công trình ngầm cần phải được bố trí cách móng nhà hoặc móng

4.1.2 Yêu cầu độ chính xác đo vẽ

Yêu cầu độ chính xác đo vẽ vị trí mặt bằng các loại công trình ngầm đều xấp xỉ như nhau

Trên khu vực xây dựng, sai số tương hỗ vị trí mặt bằng giữa các công trình ngầm và sai số vị trí mặt bằng giữa công trình ngầm với móng nhà gần nhất đọc theo

Yêu cầu về độ cao phụ thuộc vào độ dốc của đường ống

phải dùng phương pháp đo cao hình học

- Đối với đường ống áp lực, yêu cầu độ chính xác thấp hơn có thể đo cao hình học hoặc đo cao lượng giác

đảm bảo độ chính xác xác định độ cao

4.2 Đo vẽ trực tiếp

Phương pháp đo vẽ trực tiếp được ứng dụng trong xây dựng công trình ngầm khi đã lắp đặt xong công trình ngầm và chưa lấp đất Đo vẽ lúc này gọi là đo vẽ hoàn công công trình ngầm Phương pháp này tiến hành thuận lợi ít tốn kém và đạt độ chính xác cao

Các điểm đặc trưng của công trình được đo nối trực tiếp với các điểm khống chế đo vẽ để xác định tọa độ và độ cao

Trong trường hợp công trình đã lấp đất, đo đo vẽ trực tiếp, phải đào bới một số chỗ trên công trình ngầm Việc đào bới rất khó khăn, phức tạp và rất tốn kém, có thể gặp nguy hiểm

4.3 Đo vẽ gián tiếp

Phương pháp đo vẽ gián tiếp được ứng dụng trong xây dựng công trình ngầm khi đã được lấp đất và không có bản đồ hoàn công Trường hợp này phải dùng máy dò

công trình ngầm để xác định vị trí mặt bằng, độ sâu, đánh dấu các điểm đặc trưng trên mặt đất Sau đó đo nối với các điểm khống chế đo vẽ để xác định tọa độ và độ cao

Phương pháp này tiến hành phức tạp, tốn kém và đạt độ chính xác cao kém hơn phương pháp đo vẽ trực tiếp vì còn có sai số dò công trình ngầm bằng máy

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3 Câu 1: Trình bày những đặc điểm và phân loại bản đồ địa hình công trình tỷ lệ lớn?

Câu 2: Trình bày phương pháp lựa chọn tỷ lệ và khoảng cao đều đường bình độ trên bản đồ địa hình công trình tỷ lệ lớn?

Câu 3: Xác định tỷ lệ bản đồ đo vẽ cần thiết, khi cần biểu diễn điểm tới độ chính xác

Câu 4: Trình bày cách phân loại đường ống dây dẫn ngầm và yêu cầu độ chính xác đo

vẽ chúng?

Câu 5: Trình bày quy trình đo vẽ bản đồ địa hình công trình tỷ lệ lớn?

Câu 6: Trình bày các phương pháp đo vẽ phổ thông bản đồ địa hình công trình tỷ lệ lớn?